Zagadnienia obowiązujące na najbliższej pracy klasowej:
Sposoby przekazywania energii (przewodnictwo cieplne, konwekcja, promieniowanie termiczne).
Prawo Wiena
Siatka dyfrakcyjna, zjawisko interferencji i dyfrakcji światła.
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.
Znajomość pojęć: zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, praca wyjścia elektronu z metalu, foton, długofalowa granica zjawiska fotoelektrycznego (długość graniczna, progowa), częstotliwość graniczna.
Warunek konieczny na zajście zjawiska fotoelektrycznego
Od czego zależy energia kinetyczna wybitych elektronów?
na co wpływa zwiększenie natężenia światła padającego na fotokatodę, a na co nie ma wpływu?
Obliczanie energii fotonu w J i eV, obliczanie długości i częstotliwość granicznej
stosowanie równania opisującego zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne w zadaniach
obliczanie prędkości wybitych elektronów
zastosowania zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego
odczytywanie z wykresu częstotliwości granicznej
Znajomość widma fal elektromagnetycznych i zakresu długości dla światła widzialnego. Przeliczanie długości fali na częstotliwość i odwrotnie.
Fale materii. Dualizm korpuskularno falowy
obliczanie pędu i energii fotonu
obliczanie długości fali materii,
obliczanie pędu cząstki klasycznie i relatywistycznie.
Różnica pomiędzy mikroskopem optycznym i elektronowym kiedy stosujemy mikroskop elektronowy.
Atom wodoru. Obliczanie długości i częstotliwość fali emitowanej przy przeskoku elektronu pomiędzy orbitami. Energia jonizacji.
Analiza spektralna i jej zastosowania
Przed przystąpieniem do zadań należy przeanalizować zadania z lekcji.
Przykładowe zadania:
Oblicz energię i pęd fotonu padającego na metal o pracy wyjścia 2,14eV gdy długości fali światła padającego wynosi 550nm. Oblicz częstotliwość tego światła. Czy w powyżej opisanym przypadku zajdzie zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne?
Na siatkę dyfrakcyjną mającą 280 rys na 1mm pada prostopadle światło o długości 500 nm. a) Pod jakim katem zobaczymy maksimum 3-go rzędu?
b) Oblicz maksymalny rząd widma.
Ile rys na 1 mm ma siatka dyfrakcyjna, jeżeli dla światła o długości 480 nm padającego na tę siatkę prostopadle uzyskamy maksimum 2-go rzędu pod kątem 40°. Co zmieniłoby się w obrazie uzyskanym na ekranie gdyby zamiast światła monochromatycznego użyto światła białego.
Na siatkę dyfrakcyjną mającą 600 rys na milimetrze pada prostopadle światło monochromatyczne o długości fali 600 nm. Oblicz kąt, o jaki ulegnie odchyleniu wiązka 2 rzędu.
Temperatura ciała doskonale czarnego wzrosła od 727°C do 1727°C. O ile zmieniła się długość fali odpowiadająca max promieniowania tego ciała. (skorzystaj z prawa Wiena, wyraź temperaturę w K, stała Wiena wynosi 2,9·10-3 m·K)
W jaki sposób energia słoneczna dochodzi do Ziemi? Czy przez przewodnictwo cieplne? A może przez konwekcję? Skrytykuj te dwa pomysły.
Zaobserwowano, że Vega (gwiazda w gwiazdozbiorze Lutni) świeci na niebiesko. Zastanów się, czy temperatura jej powierzchni jest wyższa czy niższa w porównaniu z temperaturą powierzchni Słońca. Odpowiedź uzasadnij.
Fotony o długości fali większej niż 400 nm nie mogą wywołać zjawiska fotoelektrycznego na powierzchni pewnego metalu. Oblicz wartość pracy wyjścia elektronu z tego metalu.
Praca wyjścia elektronu z metalu wynosi 4 eV. Na powierzchnię tego metalu pada fala długości 200nm. Ile wynosi największa prędkość emitowanych elektronów?
Oblicz minimalną wartość pędu fotonu (odpowiada długości granicznej), który padając na wykonaną z cezu katodę fotokomórki wybije elektrony. Praca wyjścia elektronów z cezu wynosi 2.9·10-19 J.
Louis de Broglie przewidział, że cząstki elementarne wykazują własności falowe ― cząstka o pędzie p jest falą o długości h/p. Oblicz długość fali powolnego neutronu o energii kinetycznej E = 1.6·10-21 J. Pomiń efekty relatywistyczne.
Na płytkę metalową pada fala długości 420nm. Wybite z metalu elektrony mają szybkości dochodzące do 800 km/s. Oblicz pracę wyjścia elektronu z metalu.
Na płytkę metalową pada fala długości 2∙.10-7 m. Wybite z metalu elektrony mają szybkości dochodzące do 1000 km/s. Oblicz pracę wyjścia elektronu z metalu.
Ile powinna wynosić praca wyjścia elektronu, by światło widzialne wywołało zjawisko fotoelektryczne? Długości fal dla światła zawierają się w granicach od 380 nm do 780 nm.
Praca wyjścia elektronu z metalu wynosi 5,5 eV. Na powierzchnię tego metalu pada fala długości 2∙10-7 m. Ile wynosi największa szybkość emitowanych elektronów?
Oblicz długość fali materii protonu poruszającego się z prędkością o wartość 4·106 m/s.
Neutron porusza się z prędkością, która stanowi
a) 0,01 prędkości światła
b) 80% prędkości światła (uwzględnij efekty relatywistyczne).
Ile wynosi długość fali związana z tym neutronem?
Oblicz częstotliwość i długość fali dla fotonu emitowanego podczas przeskoku elektronu w atomie wodoru z powłoki numer 4 na powłokę numer 1. Czy ta długość należy do zakresu światła widzialnego?
Na powierzchnię metalu, dla którego praca wyjścia wynosi W = 1.8 eV, pada: a) 500 fotonów o energii 2 eV każdy, b) 1000 identycznych fotonów o energii 1.7 eV każdy. Oblicz, ile elektronów zostanie wybitych w każdym z podanych przypadków oraz jaka będzie energia kinetyczna każdego z nich. Odpowiedź krótko uzasadnij.
Pewna stacja nadawcza o mocy 220kW pracuje na częstotliwości 106MHz. Ile fotonów emituje antena tej stacji w ciągu jednej sekundy?
Wzbudzony atom wodoru emituje promieniowanie związane z przejściem elektronu z powłoki trzeciej na drugą. Oblicz energię wyemitowanego kwantu i długość fali uzyskanej linii widmowej. Zapisz, czy linia ta wypada w zakresie światła widzialnego, jeśli światło widzialne zawiera fale w przedziale od 380 nm do 760 nm. Energia stanu podstawowego atomu wodoru E = -13.6 eV.